JP5923371B2 - ワーク搬送システム - Google Patents

Description

本発明は、ローディング装置に載置されたワークを、板材加工機の加工位置に自動搬送するワーク搬送システムに係り、特に、加工位置にワーク高精度にセットする技術に関する。

例えば、折り曲げ加工機等の板材加工機では、ローディング装置に複数載置したワーク（例えば、ブランク材）を、上側から順次取り出して所望の加工位置に搬送し、この加工位置にセットされたワークを折り曲げ加工する。この際、ワーク搬送装置を用いてローディング装置から加工位置までワークを自動搬送している。

このようなワーク搬送装置は、ローディング装置内に整然と載置されたワークを、例えばバキュームパッド等を有するロボットアームにて持ち上げ、予め設定された加工位置の座標データに基づいてこのロボットアームを制御し、ワークを所望の加工位置まで搬送する。この際、ワークはローディング装置内に整然と載置されているものの、載置位置に位置ずれが生じる場合があり、このような場合には上記の座標データに基づいて搬送したワークの設置位置にずれが生じてしまう。即ち、ワークを折り曲げ加工機の所望の加工位置にセットする際の精度が低下する。このため、正確な加工処理ができなくなるという問題が生じてしまう。

そこで従来より、例えば、特開平１１−１７３８１４号公報（特許文献１）に開示されているように、カメラを用いてワークを撮影し、撮影した画像からワークのエッジを検出し、この検出結果に基づいてワークをセットする位置を補正する技術が提案されている。

しかしながら、特許文献１に記載された技術では、カメラで撮影したワークの画像を用いて、エッジを検出するという構成であるので、材料が黒皮である場合等、全体が黒ずんでいる場合には、周囲との間のコントラストの差異を判別し難く、エッジを誤検出してしまうという問題が発生する。

特開平１１−１７３８１４公報

上述したように、特許文献１に開示された従来例では、カメラを用いてワークを撮影し、撮影した画像からワークのエッジを抽出してワークの位置を検出するので、黒皮材料のワークを用いる場合等にはコントラストを判別し難く、ワークのエッジを高精度に検出することができず、ワークをセットする位置を正確に合わせることができないという問題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、ローディング装置に載置されているワークを高精度に位置決めして、板材加工機の所望の加工位置にセットすることが可能なワーク搬送システムを提供することにある。

上記目的を達成するため、本願請求項１に記載の発明は、ブランク加工機でブランク加工され、その後ローディング装置に載置されたワークを取り出して、プレスブレーキの加工位置に搬送するワーク搬送システムにおいて、前記ワークを持ち上げ、予め設定された座標データに基づいて該ワークを、前記加工位置に搬送するロボットアームと、前記ブランク加工機に設けられ、前記ワークの少なくとも２位置にマーキングポイントをマーキングするマーキング手段と、前記ローディング装置に設けられ、前記ブランク加工機より搬送されて所望位置に載置された前記ワークの、前記マーキングポイントの座標を検出するポイント検出アームと、前記ポイント検出アームにて検出した前記マーキングポイントの座標に基づいて前記座標データを補正する補正手段と、を備え、前記ロボットアームは、前記補正手段にて補正された座標データに基づいて、前記ワークを前記加工位置に搬送することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、前記ポイント検出アームは、前記ワークの一辺の方向へ移動可能に設けられていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、前記ポイント検出アームは、前記ワークに紫外線を照射する紫外線ライトと、該紫外線を照射したワークを撮影する撮像手段を備えていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、前記マーキング手段は、前記ブランク加工の制御器より、ワークのブランク加工データを取得し、このブランク加工データに基づいて、ブランク加工されていない領域にマーキング位置を設定する又は、プレスブレーキより折り曲げ加工データを取得し、この折り曲げ加工データに基づき、折り曲げ加工した後に表面に露出しない領域にマーキング位置を設定することを特徴とする。

本発明では、ブランク加工機でワークをブランク加工する際に、マーキング手段によりワークの少なくとも２位置にマーキングし、その後、ローディング装置に載置された際にマーキングされたワークを撮影し、この撮影画像に基づいてマーキングポイントの位置座標を求める。そして、求めた位置座標と基準となる位置座標に基づいて、ワークのずれ量を求め、このずれ量に基づいて、ワークを加工位置に搬送する際の移動を補正する。従って、ワークを板材加工機の所望位置に高精度に搬送することが可能となる。

また、ブランク加工データに基づき、ブランク加工されていない領域を検索し、この領域にマーキングポイントを設定するので、確実にマーキングポイントを設定することが可能となる。

更に、折り曲げ加工する際に、表面に露出しない領域を検索し、この領域にマーキングポイントを設定するので、確実にマーキングポイントを設定することが可能となる。

また、紫外線に反応するインクを用いてワークにマーキングし、且つ、ワークを撮影する際には紫外線を照射するので、マーキングポイントが視認されることがなく、見栄えを良くすることができる。

本発明の実施形態に係るワーク搬送システムの、ワーク搬送装置及びプレスブレーキの構成を示す説明図である。 本発明の実施形態に係るワーク搬送システムが用いられるレーザ加工機の構成を示す説明図である。 本発明の実施形態に係るワーク搬送システムの、ネットワーク構成図である。 本発明の第１実施形態に係るワーク搬送システムの、処理動作を示すフローチャートである。 ポイント検出アームで検出されるマーキングポイントの位置座標と、基準位置座標を示す説明図である。 本発明の第２変形例に係るワーク搬送システムの、マーキングポイントとする領域を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るワーク搬送システムを含む、プレスブレーキ（板材加工機）の構成を示す説明図、図２は、板材をブランク加工してワークを生成するレーザ加工機（ブランク加工機）の構成を示す説明図、図３は、プレスブレーキ及びレーザ加工機の接続状態を示すネットワーク接続図である。

図１に示すように、プレスブレーキ１０１は、上部ステージ１１、及び下部ステージ１２を有し、上部ステージ１１にはパンチ１３が設けられ、下部ステージ１２にはダイ１４が設けられている。また、プレスブレーキ１０１の前面側には、該プレスブレーキ１０１の所望の加工位置に加工対象となるワークを搬送するためのワーク搬送装置１０２が設けられ、更に、この前面側にはブランク加工された複数のワークＷ（ブランク材）を積載して保管するローディング装置１０３が設けられている。

ワーク搬送装置１０２は、ローディング装置１０３に載置されているワークＷを取り出してプレスブレーキ１０１の所望の加工位置に搬送するロボットアーム２１と、該ロボットアーム２１を横方向にスライドさせるスライド機構２２と、ロボットアーム２１及びスライド機構２２の動作を制御するロボットコントローラ２３と、を備えている。

ロボットアーム２１は、３個の関節部を有しており、これらの関節部を適宜作動させることにより、先端部に設けられたハンド２４によりローディング装置１０３に載置されているワークＷを取り出す。具体的には、ハンド２４には複数のバキュームパッドが搭載されており、該バキュームパッド内の空気圧を負圧にすることにより、ワークＷを上方に持ち上げて、所定の加工位置へ搬送する。

ローディング装置１０３は、上流側の加工工程で用いられるレーザ加工機でブランク加工され、且つベルトコンベヤ（図示省略）で搬送されるワークＷを積載して保管するものである。また、該ローディング装置１０３は、ワークＷに記入されている紫外線インクで記入されたマークポイント（詳細については後述する）を検出するためのポイント検出アーム２５を備えている。紫外線インクとは、インクを滴下した場合に、通常光では視認できないが、紫外線を照射したときに視認される機能を備えるインクである。

ポイント検出アーム２５は、ワークＷに紫外線を照射する紫外線ライト２５ａと、紫外線を照射したワークＷを撮影するカメラ２５ｂを備えており、紫外線ライト２５ａにより紫外線を照射した状態でポイント検出アーム２５を図中の矢印Ｙ１，Ｙ２に示す方向に移動させ、カメラ２５ｂにてワークＷの画像を撮影する。そして、撮影した画像に基づいて、紫外線インクによるマーキングポイントの位置座標を検出する。

そして、検出したマークポイントの位置座標データをロボットコントローラ２３に送信する。ロボットコントローラ２３は、上記の位置座標データに基づいてワーク搬送装置１０２を制御し、ハンド２４で取り出したワークＷがプレスブレーキ１０１の所望の加工位置にセットされるように制御する。

次に、レーザ加工機の構成を図２を参照して説明する。図２は、レーザ加工機の主要部分を示す斜視図である。図示のように、該レーザ加工機１０４は、ワークテーブル３１と、該ワークテーブル３１を跨ぐように設けられたコ字形状の支持部材３２を有しており、該支持部材３２には、Ｙ軸キャリッジ３３が設けられている。そして、該Ｙ軸キャリッジ３３は、支持部材３２に取り付けられたボールネジ３４が回転することにより、Ｙ軸方向（左右方向）に移動可能とされている。更に、Ｙ軸キャリッジ３３には、ボールネジ３５が取り付けられ、該ボールネジ３５には加工ヘッド３６が設けられている。従って、ボールネジ３５を回転させることにより加工ヘッド３６をＸ軸方向（前後方向）に移動させることが可能である。

また、Ｙ軸キャリッジ３３にはベンドミラー３７が設けられ、且つ、加工ヘッド３６にはベンドミラー３８が設けられ、レーザ光ＬＢが入光するとこのレーザ光ＬＢは、各ベンドミラー３７，３８により反射されて、加工ヘッド３６に設けられたレーザノズル３９よりレーザ光ＬＢがワークＷに向けて照射される。その結果、該ワークＷを所望の形状にレーザ加工することができる。更に、レーザ加工機１０４は、制御器４１を備えており、該制御器４１により、ワークＷをレーザ加工処理が制御される。

また、加工ヘッド３６の下面には、ワークＷの所望位置にマーキングするためのマーカ４０が設けられている。マーカ４０には、紫外線インクが充填されており、後述する処理により、ワークＷの少なくとも２つの位置をマーキングする。例えば、紫外線インクを用いて、小さい丸印を付ける。この際、マーキングポイントは、制御器４１の制御下で各ボールネジ３４，３５を制御することにより、ワークＷ上の所望位置に設定することが可能となる。

また、図３に示すように、ワーク搬送装置１０２に設けられたロボットコントローラ２３、及びレーザ加工機１０４に設けられた制御器４１は、イーサネット（登録商標）等のネットワーク回線を介してＣＡＭ（Computer Aided Manufacturing）５１に接続されている。そして、図２に示したレーザ加工機１０４の制御器４１の制御下でワークＷにマーキングした際には、このマーキングポイントの座標データは、ネットワーク回線５２を介して制御器４１からＣＡＭ５１に転送される。更に、この座標データは、ネットワーク回線５２を介してワーク搬送装置１０２のロボットコントローラ２３に転送される。つまり、ロボットコントローラ２３は、ワークＷ上で紫外線インクによりマーキングされたマーキングポイントの座標データを認識できることとなる。また、ＣＡＭ５１には、操作者による操作入力を受け付ける入力操作部５３が接続され、且つ表示器５４が接続されている。

次に、上述のように構成された本実施形態に係るワーク搬送システムの処理動作を、図４に示すフローチャートを参照して説明する。初めに、ステップＳ１１において、操作者は、ＣＡＭ５１の入力操作部５３を操作して、レーザ加工機１０４で加工するワークＷ（ブランク材）におけるマーキング位置を２箇所設定する。この入力操作は、例えば、表示器５４にレーザ加工後のワークＷの画像を表示し、入力操作部５３を操作することにより、該ワークＷのマーキングポイントを目視で設定する等の手法が用いられる。

ステップＳ１２において、ＣＡＭ５１は、入力操作部５３にて入力されたマーキングポイントの座標データを取得し、この座標データをレーザ加工機１０４の制御器４１、及び、ワーク搬送装置１０２のロボットコントローラ２３に転送する。

ステップＳ１３において、レーザ加工機１０４は、加工ヘッド３６に設けられたマーカ４０をＣＡＭ５１にて設定されたマーキングポイントに移動させ、この位置にてマーカ４０によりマーキングを行う。具体的には、マーカ４０に含まれる紫外線インクによりワークＷのマーキングポイントにマーキングする。そして、この処理を２回行うことにより、ワークＷの２箇所をマーキングする。この際、紫外線インクを用いてマーキングするので、マーキングされた目印は、人間の目に視認されない。

ステップＳ１４において、レーザ加工後のワークＷを例えばベルトコンベヤにて搬送し、図１に示したローディング装置１０３上に順次載置する。その結果、ローディング装置１０３上には複数のワークＷが積載されることとなる。

ステップＳ１５において、ワーク搬送装置１０２は、図１に示すポイント検出アーム２５を作動させてワークＷの表面のマーキングポイントを検出する。この際、ポイント検出アーム２５に設けられる紫外線ライト２５ａより紫外線を照射し、且つカメラ２５ｂによりワークＷの表面を撮影する。従って、ポイント検出アーム２５は、ワークＷに付されたマークポイントの座標データを取得することができる。そして、この座標データをロボットコントローラ２３に転送する。

ステップＳ１６において、ワーク搬送装置１０２は、ステップＳ１５の処理で検出されたマークポイントの座標データと、ＣＡＭ５１で設定された座標データ、即ち、レーザ加工機１０４によりマーキングしたマーキングポイントの位置座標に基づいて、ワークＷの現在の位置を計測する。即ち、図１に示したハンド２４でワークＷを吸引固定した際の、該ハンド２４に対するワークＷの位置を現在位置データとして求める。

そして、ステップＳ１７において、ＣＡＭ５１は、ワークＷの現在位置データをロボットコントローラ２３に転送する。ステップＳ１８において、ロボットコントローラ２３は、この位置データに基づいて、ワークＷをプレスブレーキ１０１の所望の加工位置に搬送する。

図５は、ワークＷの基準位置と、実際にローディング装置１０３上に載置されているワークＷの現在位置との間の位置ずれの様子を示す説明図であり、（ａ）はワークＷが基準位置に置かれている状態を示し（ｂ）はワークＷが基準位置に対して位置ずれして置かれている状態を示している。即ち、図５（ａ）に示すように、基準位置における２つのマーキングポイントの位置座標は、それぞれ（Ｘ０，Ｙ０）、（Ｘ１，Ｙ１）であり、位置ずれしている場合の２つのマーキングポイントの位置座標は、それぞれ（Ｘ２，Ｙ２）、（Ｘ３，Ｙ３）である。

そして、２つの座標（Ｘ０，Ｙ０）、（Ｘ１，Ｙ１）はＣＡＭ５１にて認識されており、また、２つの座標（Ｘ２，Ｙ２）、（Ｘ３，Ｙ３）はポイント検出アーム２５で検出することができるので、ロボットコントローラ２３からＣＡＭ５１に２つの座標（Ｘ２，Ｙ２）、（Ｘ３，Ｙ３）のデータを送信することにより、ＣＡＭ５１は各座標の対比により、ワークＷの位置ずれ量を算出することができる。そして、この位置ずれ量をロボットアーム２１に出力する。

そして、ロボットアーム２１は、この位置ずれ量に基づきワークＷの位置座標を補正し、現在位置データを取得し、この現在位置データに基づいてワークＷをプレスブレーキ１０１の加工位置にセットする。その結果、ローディング装置１０３に載置されるワークＷに位置ずれが生じている場合であっても、この位置ずれを補正して所望の加工位置にワークＷをセットすることができることになる。

このようにして、本実施形態に係るワーク搬送システムでは、レーザ加工機１０４でワークＷをブランク加工する際に、ワークＷの所望の２位置にマーカ４０を用いてマーキングする。その後、ローディング装置１０３に積載されたワークＷをプレスブレーキ１０１の加工位置に搬送する際には、ポイント検出アーム２５によりマーキングポイントを検出し、このマーキングポイントの位置座標に基づいて、ワークＷの位置ずれを検出する。そして、ロボットコントローラ２３は、この位置ずれ量を補正するようにロボットアーム２１を制御して、ワークＷを所定の加工位置に搬送するので、ローディング装置１０３上に載置されたワークＷに位置ずれが発生している場合であっても、高精度にワークＷを所望の加工位置にセットすることが可能となる。

また、マーカ４０として紫外線インクを用いており、該紫外線インクは人間には視認されないので、マーキングによりワークＷの見栄えが悪くなるという問題を回避することができる。

なお、上記した実施形態では、マーカ４０として紫外線インクを使用し、ポイント検出アーム２５に設けた紫外線ライト２５ａで紫外線を照射した状態で、マーキングポイントを検出する例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、通常のインクを用いてマーキングし、マーキングされたワークＷをカメラ２５ｂで撮影し、撮影した画像データからマーキングポイントを検出するようにしても良い。この場合には、図４のステップＳ１１の処理でマーキング座標を設定する際に、ワークＷ上の目立たない位置を選択すれば見栄えが悪くなるという問題を回避できる。

次に、本発明の第１変形例について説明する。前述した実施形態では、操作者による入力操作により、ワークＷ上のマーキングポイントを設定する例について説明したが、第１変形例では、ＣＡＭ５１の制御により、自動的にマーキング位置を設定する。

即ち、図５に示したフローチャートのステップＳ１１では、ＣＡＭ５１にて操作者による手動操作でマーキングポイントを設定する例について説明したが、第１変形例では、ＣＡＭ５１の処理により、レーザ加工機１０４による加工データに基づいて、ブランクとならない位置（レーザ加工により切り取られない領域の位置）を２箇所設定し、この２箇所をそれぞれマーキングポイントとして設定する。そして、このマーキングポイントに紫外線インクでマーキングする。その後の処理については、前述した実施形態と同様である。

そして、このような構成とすることにより、操作者はＣＡＭ５１にてマーキングポイント置を設定する操作を行う必要が無いので、操作者による労力を軽減することができる。また、ブランクとならない位置（レーザ加工により切り取られない領域）を検出し、この位置にマーキングするので、ワークＷ上に確実にマーキングすることができる。

次に、本発明の第２変形例について説明する。第２変形例では、ＣＡＭ５１より、プレスブレーキ１０１による折り曲げ加工のデータを取得し、折り曲げ加工により、外側に露出しない領域をマーキング位置として設定する。そして、第２変形例では、マーカ４０によりマーキングする際のインクを前述した紫外線インクではなく、通常のインクを用いる。

従って、例えば図６に示す如くのワークＷの展開図がある場合で、図中点線の部分で折り曲げ加工する場合には、符号Ｒ１，Ｒ２に示す領域（斜線で示す領域）は、折り曲げ加工された際に、内側の面となる領域である。従って、この領域Ｒ１，Ｒ２においては、マーカインク（着色されたインク）を付着させた場合であっても、外面側からは見えないので、見栄えを悪くすることがない。よって、ＣＡＭ５１の制御により、このような内側となる領域Ｒ１，Ｒ２を探索し、この探索した領域Ｒ１，Ｒ２内の任意の２点をマーキング位置として設定する。

そして、このような構成とすることにより、操作者はＣＡＭ５１にてマーキング位置を設定する操作を行う必要が無いので、操作者による労力を軽減することができる。また、ブランクとならない位置を検出し、この位置にマーキングするので、ワークＷ上に確実にマーキングすることができる。更に、第２変形例では紫外線インクを使用せず、通常のインクを用いることができるので、構成を簡素化することができ、また、コストを低減することができる。更に、ポイント検出アーム２５に、紫外線ライト２５ａを設ける必要が無いので、より一層構成を簡素化することができ、コストダウンを図ることが可能となる。

以上、本発明のワーク搬送システムを図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。

例えば、上述した実施形態及び変形例では、ワークＷに対して２つの点をマーキングポイントとして設定したが、マーキングポイントを３点以上とすることも可能である。マーキングポイントを多くすることで、より高精度な位置ずれ量の測定が可能となる。

本発明は、プレスブレーキで折り曲げ加工する際に、ワークを高精度に加工位置にセットすることに利用することができる。

１１ 上部ステージ
１２ 下部ステージ
１３ パンチ
１４ ダイ
２１ ロボットアーム
２２ スライド機構
２３ ロボットコントローラ
２４ ハンド
２５ ポイント検出アーム
２５ａ 紫外線ライト
２５ｂ カメラ（撮影手段）
３１ ワークテーブル
３２ 支持部材
３３ Ｙ軸キャリッジ
３４，３５ ボールネジ
３６ 加工ヘッド
３７，３８ ベンドミラー
３９ レーザノズル
４０ マーカ
４１ 制御器
５１ ＣＡＭ
５２ ネットワーク回線
５３ 入力操作部
５４ 表示器
１０１ プレスブレーキ
１０２ ワーク搬送装置
１０３ ローディング装置
１０４ レーザ加工機

Claims (4)

1. ブランク加工機でブランク加工され、その後ローディング装置に載置されたワークを取り出して、プレスブレーキの加工位置に搬送するワーク搬送システムにおいて、
   前記ワークを持ち上げ、予め設定された座標データに基づいて該ワークを、前記加工位置に搬送するロボットアームと、
   前記ブランク加工機に設けられ、前記ワークの少なくとも２位置にマーキングポイントをマーキングするマーキング手段と、
   前記ローディング装置に設けられ、前記ブランク加工機より搬送されて所望位置に載置された前記ワークの、前記マーキングポイントの座標を検出するポイント検出アームと、
   前記ポイント検出アームにて検出した前記マーキングポイントの座標に基づいて前記座標データを補正する補正手段と、を備え、
   前記ロボットアームは、前記補正手段にて補正された座標データに基づいて、前記ワークを前記加工位置に搬送すること
   を特徴とするワーク搬送システム。
2. 前記ポイント検出アームは、前記ワークの一辺の方向へ移動可能に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のワーク搬送システム。
3. 前記ポイント検出アームは、前記ワークに紫外線を照射する紫外線ライトと、該紫外線を照射したワークを撮影する撮像手段を備えていること
   を特徴とする請求項１または２に記載のワーク搬送システム。
4. 前記マーキング手段は、前記ブランク加工の制御器より、ワークのブランク加工データを取得し、このブランク加工データに基づいて、ブランク加工されていない領域にマーキング位置を設定する又は、プレスブレーキより折り曲げ加工データを取得し、この折り曲げ加工データに基づき、折り曲げ加工した後に表面に露出しない領域にマーキング位置を設定すること
   を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のワーク搬送システム。
   
   

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